DE10238036A1

DE10238036A1 - Fluiddurchflusseinsatz für eine Frontabdeckung eines Motors

Info

Publication number: DE10238036A1
Application number: DE10238036A
Authority: DE
Inventors: Timothy L Neal
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2003-03-13
Anticipated expiration: 2022-08-21
Also published as: DE10238036B4; US20030037754A1; US6536398B2

Abstract

Eine Motoranordnung für ein Fahrzeug umfasst eine Motorkurbelwelle, die von einem vorderen Ende eines Zylinderblocks des Motors vorragt. Eine Frontabdeckung ist an dem Vorderende des Motors befestigt. Eine Pumpe ist in der Frontabdeckung positioniert und wirksam mit der Motorkurbelwelle verbunden. Ein Fluiddurchgang ist durch die Frontabdeckung ausgebildet, um gepumptes Fluid von der Pumpe aufzunehmen und das Fluid in den Zylinderblock zu lenken. Der Fluiddurchgang besitzt einen Austragsdurchlass, wobei ein gekrümmter Abschnitt des Durchgangs nahe benachbart des Austragsdurchlasses positioniert ist. Ein Kunststoffeinsatz ist in dem gekrümmten Abschnitt und in dem Austragsdurchlass positioniert. Der Kunststoffeinsatz besitzt eine Vielzahl gekrümmter Fluiddurchflussschaufeln, um strömendes Fluid durch den gekrümmten Abschnitt auf eine Art und Weise zu lenken, damit eine Laminarität einer Strömung in dem gekrümmten Abschnitt und in dem Austragsdurchlass verbessert wird und damit Fluidströmungsverluste verringert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fluiddurchflusseinsatz zum Lenken von strömendem Fluid von einem gekrümmten Durchgang in einer Frontmotorabdeckung in Richtung eines Zylinderblocks des Motors.
Eine Frontabdeckung ist typischerweise an dem vorderen Ende eines Verbrennungsmotors befestigt und kann verschiedene Motorzubehöreinrichtungen umfassen, die daran befestigt sind, wie beispielsweise eine Ölpumpe, einen Luftkompressor, einen Wärmetauscher, einen Ölfilter, eine Kühlmittelpumpe, einen Thermostaten, etc. Verschiedene Konfigurationen von Frontabdeckungen sind beispielsweise in den U.S.-Patenten Nrn. 6,247,436, 5,704,329 und 5,477,817 gezeigt.
Bei diesen Frontabdeckungen, die eine Ölpumpe oder Kühlmittelpumpe umfassen, sind Fluiddurchflusskanäle in der Frontabdeckung ausgebildet, um das gepumpte Fluid an den benachbarten Zylinderblock zu führen. Im Interesse einer verbesserten Packung ist die Gesamtmotorgröße kontinuierlich verringert worden. Demgemäß ist die Größe der Frontabdeckung verringert worden. Genauer ist die Abdeckung dünner geworden. Bei quer montierten Motoren ist die Abdeckung in etwa 50% dünner geworden. Dies ist potentiell problematisch, da eine Pumpe, wie beispielsweise eine Kühlmittelpumpe, in einer Frontabdeckung das Kühlmittel entlang eines Fluiddurchflusskanales der Frontabdeckung pumpen würde, der quer zu dem Motorblock liegt. Dieses strömende Fluid muss dann rechtwinklig in Richtung des Motorblockes umgelenkt werden, um den Motorblock zu kühlen. Bei einer derartigen dünnen Frontabdeckung muss die rechtwinklige Biegung in dem Fluiddurchflusskanal sehr scharf sein, was eine Turbulenz und daher einen Verlust an Wirkungsgrad in dem Kühlsystem zur Folge haben kann.

Demgemäß besteht ein Bedarf, den Wirkungsgrad von gepumptem Fluid zu verbessern, das von einer Frontabdeckung zu einem Motorzylinderblock gelangt.

Die vorliegende Erfindung sieht einen Kunststoffeinsatz vor, der in dem gekrümmten Abschnitt eines Fluiddurchganges der Frontabdeckung positioniert ist, um Durchflussbedingungen zu verbessern. Der Kunststoffeinsatz umfasst mehrere gekrümmte Fluiddurchflussschaufeln, die strömendes Fluid durch den gekrümmten Abschnitt in einer Art und Weise lenken, um ein laminares Strömungsverhalten (eine Laminarität der Strömung) zu verbessern und Fluidverluste zu verringern.

Genauer sieht die Erfindung eine Motoranordnung für ein Fahrzeug vor, die eine Motorkurbelwelle, die von einem vorderen Ende eines Zylinderblocks des Motors vorragt, und eine Frontabdeckung umfasst, die an dem vorderen Ende des Motors befestigt ist. Eine Pumpe ist in der Frontabdeckung positioniert und wirksam mit der Motorkubelwelle verbunden. Ein Fluiddurchgang ist durch die Frontabdeckung ausgebildet, um gepumptes Fluid von der Pumpe aufzunehmen und das Fluid in den Zylinderblock zu lenken. Der Fluiddurchgang besitzt einen Austragsdurchlass, wobei ein gekrümmter Abschnitt des Durchganges nahe benachbart des Austragsdurchlasses positioniert ist. Ein Kunststoffeinsatz ist in dem gekrümmten Abschnitt und in dem Austragsdurchlass positioniert. Der Kunststoffeinsatz besitzt eine Vielzahl gekrümmter Fluiddurchflussschaufeln, um strömendes Fluid durch den gekrümmten Abschnitt auf eine Art und Weise zu lenken, um eine Laminarität der Strömung in dem gekrümmten Abschnitt und in dem Austragsdurchlass zu verbessern und damit Fluidströmungsverluste zu verringern.

Bevorzugt umfasst der Kunststoffeinsatz eine Einfassung, die zwischen dem Austragsdurchlass und dem Zylinderblock des Motors eingeschlossen ist. Der Kunststoffeinsatz ist bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial spritzgegossen, das hohe Wärmebeständigkeitseigenschaften aufweist, und die Frontabdeckung ist bevorzugt eine Aluminiumgusskomponente, die an den Zylinderblock geschraubt ist.

Ein anderer Aspekt der Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugmotoranordnung mit den Schritten vor, dass:

a) eine Kurbelwelle vorgesehen wird, die von einem vorderen Ende eines Motors vorragt,
b) eine Frontabdeckung über dem vorderen Ende des Motors vorgesehen wird, wobei die Frontabdeckung eine Pumpe darin umfasst, die wirksam durch die Kurbelwelle angetrieben wird, um Fluid durch einen Fluiddurchgang zu pumpen, der in der Frontabdeckung ausgebildet ist, wobei der Fluiddurchgang einen Austragsdurchlass aufweist, der zu einem Zylinderblock des Motors weist, und ein gekrümmter Abschnitt des Durchganges nahe benachbart des Austragsdurchlasses angeordnet ist; und
c) eine Einfassung eines Kunststoffeinsatzes zwischen dem Zylinderblock und dem Austragsdurchlass eingeschlossen wird, wobei der Kunststoffeinsatz eine Vielzahl gekrümmter Fluiddurchflussschaufeln aufweist, die in dem gekrümmten Abschnitt des Fluiddurchganges positioniert sind, um strömendes Fluid durch den gekrümmten Abschnitt auf eine Art und Weise zu lenken, dass eine Laminarität einer Strömung in dem gekrümmten Abschnitt und in dem Austragsdurchlass verbessert wird, um Fluidströmungsverluste zu verringern.

Demgemäß besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Frontabdeckungsanordnung vorzusehen, bei der Fluidströmungsverluste für Fluide verringert sind, die in einen benachbarten Zylinderblock gelenkt werden.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen
Fig. 1 eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Explosionsansicht einer Motoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht zeigt, die einen Fluiddurchflussdurchgang und einen Einsatz gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 3 eine schematische perspektivische Explosionsansicht eines Kunststoffeinsatzes benachbart eines Kühlmitteldurchflusskanales gemäß der Erfindung zeigt; und
Fig. 4 eine schematische perspektivische zusammengebaute Ansicht der Anordnung von Fig. 3 zeigt.
In Fig. 1 ist eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Explosionsansicht einer Motoranordnung 10 gemäß der Erfindung gezeigt. Die Motoranordnung 10 umfasst einen Zylinderblock 12, der ein vorderes Ende 14des Motors bildet. Das vordere Ende 14 wird durch eine Frontabdeckung 16 abgedeckt.
Der Zylinderblock 12 der Motoranordnung 10 umfasst erste und zweite Zylinder 18, 20, die durch Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser, gekühlt werden, das durch Wasserdurchgänge 22, 24 strömt, die einen so genannten "Wassermantel" um die Zylinder 18, 20 bilden, um Wärme von den Zylindern 18, 20 weg zu tragen. Ein Zylinderkopf (nicht gezeigt) ist an der oberen Fläche 26 des Zylinderblockes 12 befestigt.
Die Frontabdeckung 16 umfasst eine Tasche 36, die die Nockenantriebskette aufnimmt. Befestigungseinrichtungen 38, 40 der Frontabdeckung 16 nehmen Schrauben auf, um eine Ölwanne an der Motoranordnung zu befestigen.
Eine Kurbelwelle 28 des Motors erstreckt sich durch die Öffnung 30 des Zylinderblockes 12 in die Öffnung 32 der Frontabdeckung 16. Eine Pumpe 34 ist in der Frontabdeckung 16 integriert. Die Pumpe 34 ist wirksam mit der Kurbelwelle 28 beispielsweise durch einen Antriebsriemen (nicht gezeigt) zur Drehung der Pumpe 34 verbunden.
Bei Drehung durch die Kurbelwelle 28 pumpt die Pumpe 34 Fluid, wie beispielsweise Kühlmittel, durch einen Fluiddurchgang 42, der sich durch die Frontabdeckung 16 erstreckt. Fluid wird von dem Fluiddurchgang 42 zu Austragsdurchlässen 44, 46 zur Übertragung an den Zylinderblock 12 gelenkt. Bei Austrag aus den Austragsdurchlässen 44, 46 tritt das Kühlmittelfluid in entsprechende Öffnungen in dem Zylinderblock 12 ein, die zur Kühlung der Zylinder 18, 20 in Fluidverbindung mit den Kühlmitteldurchgängen 22, 24 stehen.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, können die Austragsdurchlässe 44 rund (Durchlass 44), "D"-förmig (Durchlass 46) oder beliebig anders geformt sein.
Demgemäß wird Wasser in der Frontabdeckung 16 durch den Wassereinlass 48 aufgenommen, gelangt durch den Fluiddurchgang 42, durch verschiedene andere Kanäle, die integral in der Frontabdeckung 16 ausgebildet sind, und verlässt schließlich die Frontabdeckung 16 durch die Austragsdurchlässe 44, 46. Da die Frontabdeckung 16 im Querschnitt dünn ist, muss das Kühlmittel durch einen scharf gekrümmten Abschnitt der Durchflussdurchgänge der Frontabdeckung 16 nahe benachbart der Austragsdurchlässe 44, 46 laufen. Aufgrund der scharfen Krümmung dieses gekrümmten Abschnittes können Strömungsturbulenzen entstehen. Demgemäß ist ein Kunststoffeinsatz 50 in den Austragsdurchlass 44 eingesetzt, um eine Laminarität der Strömung in dem gekrümmten Abschnitt des Fluiddurchganges benachbart des Austragsdurchlasses zu verbessern und damit Fluidströmungsverluste zu verringern. Ein ähnlicher Einsatz kann in dem Austragsdurchlass 46 vorgesehen sein.
Die Frontabdeckung 16 umfasst auch mehrere Befestigungsstellen 51 zur Schraubbefestigung an dem Zylinderblock 12. Bevorzugt ist die Frontabdeckung 16 eine Aluminiumgusskomponente.
Die Erfindung ist schematisch in den Fig. 2-4 gezeigt, in denen ein Rohr 52 schematisch einen Fluiddurchgang 54 darstellt, der integral durch die Frontabdeckung (wie beispielsweise die Frontabdeckung 16 von Fig. 1) ausgebildet ist. Wie gezeigt ist, besitzt der Fluiddurchgang 54 einen gekrümmten Abschnitt 56 direkt benachbart eines Austragsdurchlasses 44. Um eine Laminarität der Strömung durch diesen gekrümmten Abschnitt 56 zu verbessern, ist der Einsatz 50 in dem Austragsdurchlass 44 positioniert und erstreckt sich in den gekrümmten Abschnitt 56 des Durchganges 54. Der Kunststoffeinsatz 50 umfasst eine Einfassung 58 mit gekrümmten Schaufeln 60, 62, 64, die sich von dieser erstrecken. Wie gezeigt ist, ist die Einfassung 58 des Einsatzes 50 zwischen dem Austragsdurchlass 44 und dem Zylinderblock 12 eingeschlossen. Der Zylinderblock 12 umfasst einen Einlass 66, um das Kühlmittel aufzunehmen, nachdem dieses den Austragsdurchlass 44 verlässt. Der Durchgang 66 in dem Zylinderblock 12 ist wirksam mit den Kühlmitteldurchgängen 22, 24 verbunden, die den so genannten "Wassermantel" zur Kühlung der Zylinder 18, 20 bilden.
Demgemäß sieht anstatt einer Erhöhung der Pumpenkapazität, um einen Fluidströmungsverlust an scharfen Biegungen in Fluiddurchgängen zu bewältigen, der Kunststoffeinsatz der vorliegenden Erfindung eine einfache und kostengünstige Methode zur Verbesserung von Strömungseigenschaften bei derartigen engen Kurven in einer dünnen Frontabdeckungskonstruktion vor.
Der Kunststoffeinsatz 50 ist bevorzugt aus einem hoch wärmebeständigen Kunststoff spritzgegossen, der gegenüber Ölen oder Kühlmitteln abhängig von der jeweiligen Anwendung beständig ist. Alternativ dazu könnte der Einsatz eine Aluminiumgusskomponente sein.
Zusammengefasst umfasst eine Motoranordnung für ein Fahrzeug eine Motorkurbelwelle, die von einem vorderen Ende eines Zylinderblocks des Motors vorragt. Eine Frontabdeckung ist an dem Vorderende des Motors befestigt. Eine Pumpe ist in der Frontabdeckung positioniert und wirksam mit der Motorkubelwelle verbunden. Ein Fluiddurchgang ist durch die Frontabdeckung ausgebildet, um gepumptes Fluid von der Pumpe aufzunehmen und das Fluid in den Zylinderblock zu lenken. Der Fluiddurchgang besitzt einen Austragsdurchlass, wobei ein gekrümmter Abschnitt des Durchganges nahe benachbart des Austragsdurchlasses positioniert ist. Ein Kunststoffeinsatz ist in dem gekrümmten Abschnitt und in dem Austragsdurchlass positioniert. Der Kunststoffeinsatz besitzt eine Vielzahl gekrümmter Fluiddurchflussschaufeln, um strömendes Fluid durch den gekrümmten Abschnitt auf eine Art und Weise zu lenken, damit eine Laminarität einer Strömung in dem gekrümmten Abschnitt und in dem Austragsdurchlass verbessert wird und damit Fluidströmungsverluste verringert werden.

Claims

1. Motoranordnung für ein Fahrzeug mit:
einer Motorkurbelwelle, die von einem vorderen Ende eines Zylinderblocks des Motors vorragt;
einer Frontabdeckung, die an dem Vorderende des Motors befestigt ist;
einer Pumpe, die in der Frontabdeckung positioniert und wirksam mit der Motorkurbelwelle verbunden ist;
einem Fluiddurchgang, der durch die Frontabdeckung ausgebildet wird, um gepumptes Fluid von der Pumpe aufzunehmen und das Fluid in den Zylinderblock zu lenken, wobei der Fluiddurchgang einen Austragsdurchlass aufweist, und ein gekrümmter Abschnitt des Durchganges nahe benachbart des Austragsdurchlasses positioniert ist; und
einem Kunststoffeinsatz, der in dem gekrümmten Abschnitt und in dem Austragsdurchlass positioniert ist, wobei der Kunststoffeinsatz eine Vielzahl gekrümmter Fluiddurchflussschaufeln aufweist, um strömendes Fluid durch den gekrümmten Abschnitt auf eine Art und Weise zu lenken, damit eine Laminarität einer Strömung in dem gekrümmten Abschnitt und in dem Austragsdurchlass verbessert wird und damit Fluidströmungsverluste verringert werden.

2. Motoranordnung nach Anspruch 1, wobei der Kunststoffeinsatz eine Einfassung umfasst, die zwischen dem Austragsdurchlass und dem Zylinderblock des Motors eingeschlossen ist.

3. Motoranordnung nach Anspruch 2, wobei die Frontabdeckung einen Aluminiumgusskörper umfasst; der an den Zylinderkopf geschraubt ist.

4. Motoranordnung nach Anspruch 1, wobei der Kunststoffeinsatz aus einem Kunststoffmaterial spritzgegossen ist, das hohe Wärmebeständigkeitseigenschaften aufweist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugmotoranordnung mit den Schritten, dass:
eine Kurbelwelle vorgesehen wird, die von einem vorderen Ende eines Motors vorragt,
eine Frontabdeckung über dem vorderen Ende des Motors vorgesehen wird, wobei die Frontabdeckung eine Pumpe darin umfasst, die wirksam durch die Kurbelwelle angetrieben wird, um Fluid durch einen Fluiddurchgang zu pumpen, der in der Frontabdeckung ausgebildet ist, wobei der Fluiddurchgang einen Austragsdurchlass aufweist, der zu einem Zylinderblock des Motors weist, und ein gekrümmter Abschnitt des Durchganges nahe benachbart des Austragsdurchlasses angeordnet ist; und
eine Einfassung eines Kunststoffeinsatzes zwischen dem Zylinderblock und dem Austragsdurchlass eingeschlossen wird, wobei der Kunststoffeinsatz eine Vielzahl gekrümmter Fluiddurchflussschaufeln aufweist, die in dem gekrümmten Abschnitt des Fluiddurchgangs positioniert sind, um strömendes Fluid durch den gekrümmten Abschnitt auf eine Art und Weise zu lenken, dass eine Laminarität einer Strömung in dem gekrümmten Abschnitt und in dem Austragsdurchlass verbessert wird, um Fluidströmungsverluste zu verringern.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt, um eine Frontabdeckung vorzusehen, umfasst, dass eine Aluminiumfrontabdeckung gegossen und die Frontabdeckung an den Zylinderblock geschraubt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend, dass der Kunststoffeinsatz mit einem Kunststoffmaterial spritzgegossen wird, das hohe Wärmebeständigkeitseigenschaften aufweist.